Kipp-Punkte im Klimasystem – was bedeutet das für uns?

Klimawandel und Kipp-Punkte im Klimasystem
Klimawandel: Kipp-Punkte im Klimasystem

Neuerdings wird immer öfter berichtet, daß der Klimawandel nach Überschreiten der Kipp-Punkte im Klimasystem außer Kontrolle geraten könnte. Sind diese Ansichten reine Panikmache, oder beruhen sie auf wissenschaftlich begründeten Erkenntnissen? Schön wäre es, wenn Ersteres der Fall wäre. Leider bewegen sich wissenschaftliche Erkenntnisse auf einen Konsens zu, daß solche Kipp-Punkte nicht nur existieren, sondern daß wir schon gefährlich nahe an einigen dieser Kipp-Punkte sind, und vielleicht sogar schon einige Kipp-Punkte überschritten haben.

Ein Kipp-Punkt ist ein Übergang von einem Zustand in einen neuen stabilen Zustand. Dieser Übergang ist nicht linear, d.h., er erfolgt – nach erst langsamen Veränderungen – sehr schnell, und wird durch nur kleine Änderungen von Antriebskräften (wie z.B. erhöhter Menge von Treibhausgasen in der Atmosphäre) ausgelöst.

Einen solchen Übergang kann man sich vorstellen wie die neben-stehende Grafik (Lenton et al. 2008, PNAS 105(6)): Ein stabiler Zustand (dunkelroter Ball) liegt in einer Mulde (stabiler Zustand, dunkelblau). Ein anderer möglicher Zustand des Systems (hellroter Ball) ist nicht realisiert, da der erste Zustand stabil ist. Dadurch, daß sich der Unterschied zwischen den zwei möglichen Zuständen verkleinert, wird ab einem gewissen Stadium (dem Kipp-Punkt) ein System instabil und ändert sich rasch zu dem neuen, bisher unrealisierten Zustand, selbst bei minimalem äußerem Einfluß. Ein eindrückliches Beispiel dafür, wie unerwartet schnell ein stabiler Zustand umkippen kann, ist das arktische Eis, dessen Abtauen sich möglicherweise schon in wenigen Jahrzehnten abrupt beschleunigen kann und innerhalb dieses Jahrhunderts ganzjährig vollkommen abgetaut sein könnte (siehe auch Winton 2006 und Holland et al. 2006).

Systeme, die durch den globalen Klimawandel von einem solchen Umkippen gefährdet sind (Kipp-Elemente), wurden kürzlich von einer Gruppe von Wissenschaftlern aus Deutschland, Großbrittannien und den USA in den Proceedings of the National Academy of Sciences in North America (PNAS) sowie in Nature beschrieben. Demzufolge sind die für uns relevantesten Kipp-Elemente Elemente, die:

  • vom Menschen beeinflußt werden können,
  • durch eine effiziente Klimapolitik stabilisiert werden können,
  • nach den Szenarien des Weltklimarates (die eine globale Temperaturerhöhung von 1.1 – 6.4 C beschreiben) ihren Kipp-Punkt innerhalb dieses Jahrhunderts erreichen könnten,
  • innerhalb dieses Jahrtausends ein vollkommenes Umkippen in einen neuen Zustand erreichen könnten, und
  • nach dem Umkippen das Wohlergehen von Millionen von Menschen negativ beeinflussen werden.

Anhand dieser Kriterien, sowie anhand existierender wissenschaftlicher Veröffentlichungen und von Experten-Meinungen wurden die folgenden sieben Kipp-Elemente hervorgehoben, die durch den globalen Klimawandel noch in diesem Jahrhundert aus ihrem Gleichgewicht gebracht werden könnten (siehe untere Abbildung aus Lenton et al. 2008).

Die großen Kipp-Punkte im Klimasystem

  • Das arktische See-Eis
  • Grönland
  • Das West-Antarktische Eisschild
  • Der Nordatlantische Arm der Thermohalinen Zirkulation
  • Der West-Afrikanische Monsun
  • Der Amazonische Regenwald
  • Der boreale Nadelwald.

Diese Abbildung zeigt neben Kipp-Punkten auch “Klima-Weichen”; hier findet zwar keine abrupte Änderung statt, doch hängt die künftige Entwicklung qualitativ vom Überschreiten eines Schwellwertes ab.

Welche dieser Kipp-Elemente birgt für die Menschheit die größte Gefahr ? Auf welche Elemente sollten wir daher am meisten Acht geben? Dazu müssen wir wissen, welche dieser Elemente am empfindlichsten auf die globale Erderwärmung reagieren, und für welche Elemente wir noch unzureichende Informationen haben, um zuverlässige Angaben für den Zeitpunkt eines Umkippens machen zu können. Ein systematischer Review relevanter wissenschaftlicher Publikationen, sowie Experten-Meinungen erbrachte Folgende Antwort:

  • Die anfälligsten Kipp-Punkte im Klimasystem und die größte Sicherheit für die Richtigkeit ihrer Einschätzung sind das Eis Grönland’s und der Arktis.
  • Eine mittlere Anfälligkeit und hohe Unsicherheit besteht für das West-Antarkische Eisschild, den borelaen Nadelwald, den amazonischen Regenwald und den West-Afrikanischen Monsun.
  • Eine relative geringe Anfälligkeit, gekoppelt mit einer mittleren Unsicherheit besteht für den Nordatlantischen Arm der Thermohalinen Zirkulation.

Allerdings bestehen relativ große Unsicherheiten darüber, bei welcher globalen Temperatuerhöhung diese Kipp-Punkte im Klimasystem erreicht werden, u. a. weil verschiedene Kipp-Elemente stark voneinander abhängig sein können. Zum Beispiel wird das Eis Grönlands sehr viel schneller schmelzen, nachdem das arktische Eis im Sommer vollkommen aufgetaut ist. Das Umkippen eines Elementes kann daher das Kippen eines anderen Elementes stark beschleunigen.

Die großen Unsicherheiten im Abschätzen des Zeitraumes bis zum Umkippen der Kipp-Elemente könnten bewirken, daß die Menschheit unangenehm überrascht wird, wenn wir – ohne es rechtzeitig zu erkennen – Kipp-Punkte im Klimasystem in kürzerer Zeit als angenommen überschreiten. Nur wenn wir umgehend effektive Maßnahmen ergreifen, den weiteren Ausstoß von Treibhausgasen drastisch zu verringern, können wir erreichen, dass wir von solch unangenehmen Überraschungen verschont bleiben. Selbst dafür besteht keine Garantie mehr, da wir möglicherweise einen Kipp-Punkt – den Verlust des arktischen See-Eises im Sommer – schon überschritten haben.

Die Studie zeigt deutlich, daß die derzeitigen Prognosen einer gleichförmigen Veränderung uns eine Sicherheit vortäuschen, die angesichts der dramatischen Veränderungen in verschiedenen Kipp-Elementen nicht angebracht ist. Schon in diesem Jahrhundert könnten mehrere Kipp-Elemente ihren Kipp-Punkt erreichen, allen voran das Eis der Arktis und Grönlands. Wenn letzteres geschehen würde, könnte dies katastrophale Folgen auf Millionen von Menschen haben.

Was folgt daraus? Wir benötigen so bald wie möglich eine globale Klimapolitik, die umgehend effektive und gerechte Maßnahmen ergreift, die von allen Ländern dieser Welt – allen voran den Industrienationen – die nötigen Schritte zu einer nachhaltigen Energiewirtschaft ermöglicht und erfordert. Diese Energiewirtschaft muss sich so bald wie möglich von CO2-Emissionen entkoppeln (siehe auch 350). Dies kann durch gesteigerte Energieeffizienz, Umrüsten auf Erneuerbare Energiequellen und Verpressen von CO2 in geologische Formationen kostengünstig (nur ~1% GDP) gelingen. Wir benötigen außerdem Mittel und Wege, um Kipp-Punkte in politischen und sozialen Systemen zu erreichen, wodurch ein rascher Übergang zu einer nachhaltigen Energie-Wirtschaft ermöglicht werden könnte. Wir brauchen also nicht weniger und nicht mehr als eine dritte industrielle Revolution. Wir haben das Wissen, wir haben das Können, es fehlt uns nur noch der Mut zu einem Schritt, der sicherlich schwierig ist, weil auf internationaler Ebene ein “Trittbrettfahrer-Problem” zu lösen ist. Aber die Konsequenzen, nicht umgehend effektive Maßnahmen zum Umbau unserer Energiewirtschaft zu ergreifen, werden nicht nur um ein Vielfaches teurer sein, sondern sind auch moralisch unvertretbar.

Einen ersten Schritt in die richtige Richtung haben Markey und Waxman in den USA getan: in einem neuen Gesetzesantrag fordern sie ein Moratorium auf alle neuen Kohlekraftwerke, die nicht CO2 abscheiden können.

Herr Dr. Held, Potsdamer Institut für Klimafolgenforschung, half freundlicherweise bei der Erstellung dieses Artikels.

Maiken Winter

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